Emulación e inyección de fallas, un complemento de Radiation Test

Resumen de la charla:

Los aceleradores son el método aceptado para validar un dispositivo para volar. Las pruebas in vivo son una tarea Emulation and failure injection, a complement to Radiation Testcompleja y costosa que se necesita para obtener información sobre cómo las fallas pueden propagarse a los productos primarios y monitorear que la respuesta de un diseño sea correcta.

Existe una fuerte dependencia entre el diseño y los estímulos de la prueba y el número de errores recogidos en una prueba de un circuito complejo.

La inyección de fallas es una técnica de bajo costo que durante el tiempo de diseño, refina el diseño del dispositivo de prueba, mejora la calidad de los estímulos, con el fin de maximizar la tasa de error, y prueba la observabilidad del diseño.

La charla presentará una herramienta práctica útil para la predicción del comportamiento de diseño, con el fin de ayudar a desarrollar un buen esquema de mitigación y desarrollar un buen plan de pruebas. Esta herramienta también es adecuada para desarrollar un plan de pruebas para FPGAs.

Orador:
Miguel A. Aguirre es Catedrático de Tecnología Electrónica en la Universidad de Sevilla, en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería. Ha liderado al menos cinco proyectos del plan de investigación español y cuatro proyectos marco europeos. Ha realizado tres tesis doctorales relacionadas con las pruebas de radiación. El grupo de investigación liderado por el Prof. Aguirre ha desarrollado el sistema de inyección de fallas utilizado por la ESA denominado FT-UNSHADES2 y su versión analógica denominada AFTU.

Emulación e inyección de fallas, un complemento de Radiation Test

Principios de la inyección de fallas

Emular el golpeo de partículas utilizando un proceso controlado en una FPGA como dispositivo de soporte de diseño.

La falla inyectada es un modelo del efecto físico que se está estudiando.

  • Después de una inyección, el resultado se registra en un diccionario de fallos.
  • El procedimiento se repite un número significativo de RUNS. Esto se llama CAMPAÑA.

Modelos de fallas

OBSERVACIÓN: Este modo de Inyección de Fallas se realiza a través de los REGISTROS DE USUARIO:

  • SEU -> Volteo de bits simple
  • MBU -> Varias volteretas de bits simultáneas emparejadas por el diseño
  • SET -> Varios volteos de bits simultáneos capturando el pulso transitorio propagado a través de los conos lógicos y capturado por los registros.

Contribuciones de FI a las pruebas de radiación: Diagnóstico

  • La carga de trabajo puede mejorarse mediante la inyección de fallos  Emulation and failure injection, a complement to Radiation Test
  • Los códigos HASH se utilizan para detectar y diagnosticar fallas.
  • Núcleo IP del códec SpaceWire
    ◦ 56% de los errores son unívocos
    ◦ 7% de los errores tienen dos candidatos
    ◦ 37% de los errores tienen

Fallos en la memoria de configuración

  • Los fallos son modificaciones permanentes del circuito
  • Los fallos (en principio) no se propagan a otras celdas de memoria de configuración.
  • Los fallos están relacionados o no con el circuito configurado.
  • Fallos relacionados:
    • Producir una influencia eléctrica
    • Crítico -> Puede ser compensado por
    • Se propaga a otros puntos de configuración

Xilinx produce parte de esta información en el archivo “essential bits

Conclusiones

  • Fault injection is an useful technique to predict circuit behaviour under radiation
  • A tool that produces prelimar results about the cross section of a design FT-UNSHADES2 is a Fault Injection tool simple, ubiquotous and flexible
  1. Fácil de usar con una fuerte curva de aprendizaje
  2. Accesible desde Sevilla a cualquier institución pública
  3. Disponible para la evaluación de las empresas

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